海口湾海洋水动力自然灾害评估分析

开展海洋水动力自然灾害评价分析是涉海工程海洋灾害风险评估的重要组成部分,其重在水动力风险因素的识别与风险强度的预估,是有效提高灾害防御能力、控制风险和减少灾害损失的关键技术方法之一。海口湾水域位于海南岛北岸,琼州海峡内、濒临南海,由于其特殊地理位置,对海口湾水域影响最为显著的海洋动力灾害主要包括:风暴潮、海浪和海啸。本文针对上述问题,基于数值模拟方法以及实测数据统计和经验分析等方法,研究确定了该海域所面临的上述各风险因素的成因,并确定了其对应强度大小和危害破坏情况,给出了极端条件下的数值结果,为相关工程的海域使用论证提供参考依据。其中,风暴潮增水主要基于实测台风资料通过随机统计与水动力模型相结合的方法,推求出重现期为50、100以及500a的极端高水位值。极端大浪主要基于30a的台风过程与疾风资料,结合后报风场数据,采用SWAN模拟海域波浪场,分别计算给出重现期100、50a波浪要素,并验证了海域内人工岛护面稳定性情况。海啸波主要依托Nguyenetal(2014)在USGS震源参数基础上导出的震源参数,采用浅水波模型分别对7.0和8.0级地震形成的海啸进行数值模拟,估算对海口湾水域影响情况,还考虑了整个断裂带发生破裂形成的特大地震(9.3级)海啸时极端情况。     

Snap Tension in Mooring Lines of Deepwater Platform

Based on the theory of impact dynamics, the motion equations for a mooring line-floating body system before and after impact loading are established with consideration of the viscoelastic property of mooring lines. The factors that influence the taut-slack conditions of a mooring system are analyzed through classifying the taut-slack regions, which are defined by non-dimensional ratios of displacement, frequency, and damping of the system. The mooring system of Jip spar platform is analyzed, and the snap te...     

深水Spar平台主体波浪载荷计算

用半解析方法研究孤立的截断的浮式Spar平台主体的一阶绕射问题,在入射波浪周期为4～40 s的范围内分别得到迎浪0(°)和45(°)角时的纵荡激励力、垂荡激励力和纵摇激励力矩图,得到的数值计算结果与MOSES和WAMIT应用软件计算结果一致.所得计算结果,可应用于Spar平台的运动计算.     

Dynamic Analysis of Turret-Moored FPSO System in Freak Wave

Freak wave is the common wave which has significant wave height and irregular wave shape, and it is easy to damage offshore structure extremely. The FPSOs (Floating Production Storage and Offloading) suffer from the environment loads, including the freak wave. The freak waves were generated based on the improved phase modulation model, and the coupling model of FPSO-SPM (Single Point Mooring) was established by considering internal-turret FPSO and its mooring system. The dynamic response characteristics of both FPSO and SPM affected by the freak wave were analyzed in the time domain. According to the results, the freak waves generated by original phase modulation model mainly affect the 2nd-order wave loads. However, the freak waves which are generated by random frequencies phase modulation model affect both 1st-order and 2nd-order wave loads on FPSO. What is more, compared with the irregular waves, the dynamic responses of mooring system are larger in the freak waves, but its amplitude lags behind the peak of the freak wave.     

半潜型风机浮式基础设计及幅频运动特性研究

针对5MW海上风机,进行了半潜型浮式基础的概念设计,研究了其幅频运动特性。考虑风机浮式基础的稳性和运动要求,对浮式基础的构件进行设计,并进行舱室划分;考虑叶片产生的气动载荷影响以及风载荷作用,计算分析风机浮式基础的完整稳性及破舱稳性;考虑浮式基础构件及压水板的粘性阻尼,计算浮式基础的幅频运动响应特性。计算结果表明,设计的浮式基础运动性能满足风机发电作业的要求。     

抛锚贯入深度计算方法比较研究

文中分析了两种计算船舶抛锚贯入深度的方法,分析不同方法的特点及对于不同土参数的敏感性。以海洋20 m水深和25 m水深为例,分别使用两种方法计算不同海底土参数状况下抛锚的贯入深度。基于正交试验原理分别分析了能量法与微分方程法计算抛锚贯入深度时的参数敏感性。结果表明,基于能量方法计算得到的贯入深度大于微分法计算得到的贯入深度,且能量法对于内摩擦角最敏感,而微分法对于土的有效重度最敏感。     

八角形FPSO与穿梭油轮串靠外输中碰撞风险分析

针对300 m作业水深下的八角形FPSO,提出采用穿梭油轮串靠的外输作业方案,研究外输过程中穿梭油轮与FPSO之间由于过分纵荡运动而引起的碰撞风险发生概率。建立由八角形FPSO及其系泊系统、穿梭油轮、系泊大缆等组成的浮式多体系统分析模型,在外输海况条件下,得到穿梭油轮与FPSO间距的时历曲线,结合极值理论,对过分纵荡运动进行预报,进而对外输系统的碰撞风险进行分析;揭示海流的方向变化对于外输系统碰撞风险的影响规律。     

规则波中铰接塔-油轮系统的动力响应分析

论文研究铰接系泊塔-油轮系统波流联合作用下的动力响应。考虑铰接塔-油轮单点系泊系统系缆刚度的非线性,将尼龙系缆处理为分段非线性刚度模型,采用M orison公式计算铰接塔的波浪载荷,采用线性波浪绕射理论计算波浪对油轮的作用,建立了两自由度耦合的分段非线性运动微分方程。计算了高177 m的铰接系泊塔和93 500 t油轮构成的FPSO系统的耦合动力响应,并讨论了系统运动对于系缆张力的影响。     

Spar平台垂荡-纵摇耦合运动失稳机理

研究参数激励和强迫激励共同作用下Spar平台垂荡-纵摇耦合运动的失稳机理.考虑静稳性和排水体积的变化,推导平台的垂荡回复力和纵摇回复力矩表达式,建立规则波浪中平台垂荡-纵摇耦合的运动方程.以经典Spar平台为例,分析平台垂荡-纵摇耦合运动发生马休类型不稳定运动的条件以及平台运动失稳的形式,给出波高和波浪周期平面上平台因大幅运动失稳的参数域.结果表明,当波高相对较小时,波浪的临界周期接近于垂荡固有周期,平台失稳的形式为马休失稳;当波高相对较大时,波浪的临界周期远离垂荡固有周期,平台由于大幅摇摆运动而失稳.